Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

92 Kapitel 8. Zusammenfassung und Ausblick
Lebensdauer beobachtet, sondern stets eine Reduktion. Bei Super-/Subradianz wrde man aber je
nach Teilchenabstand beides erwarten. Es mu wahrscheinlich davon ausgegangen werden, da es
sich um einen technisch bedingten Effekt handeln drfte. Diese Annahme wird auch durch eine
Untersuchung von MacDonald et al. [68] untersttzt, die Koinzidenzen von zwei und drei Ionen
untersucht haben, ohne jedoch kooperative Effekte zu beobachten. Die Daten der Messungen
an zehn Ionen flossen nicht in den oben angegebenen Wert fr die Lebensdauer ein.
Fr die Zukunft wre es interessant zu berprfen, ob die verkrzte Lebensdauer in Ionenketten
wieder beobachtet werden kann. Dann knnte man ausgiebig die Abhngigkeiten von externen Parametern
untersuchen. Falls nicht, kann man einen neuen und prziseren Wert fr die Lebensdauer
erhalten. Eine Reihe der notwendigen apparativen Verbesserungen wurde in Angriff genommen
und steht kurz vor der endgltigen Fertigstellung. Details darber finden sich in den Diplomarbeiten
von Rehm [164], Leuthner [125] und Prima Garca [157]. Generell ist eine Lebensdauermessung
aus der Beobachtung von Quantensprngen zur Untersuchung kooperativer Effekte gut
geeignet. Allerdings sollte man zur Untersuchung der bekannten Theorien ein Ion whlen, bei
dem die Wellenlnge des bergangs, auf dem die Quantensprnge stattfinden, in der Grenordnung
der Ionenabstnde in der Falle liegt. Das In + -Ion oder auch das Sr + -Ion sind hier als geeignete
Kandidaten zu nennen. Entsprechende Experimente sind in anderen Gruppen bereits im Gange
[206] bzw. in Planung.
Schlielich wurde noch die Separation atomarer Zustnde in einem Ionenkristall demonstriert.
Dabei konnten Ionen im metastabilen 3D 5/2 -Zustand, der vollstndig von den Khllasern entkoppelt
ist, von den brigen Ionen unter Ausnutzung des Lichtdrucks separiert werden. Aufgrund
der sympathetischen Khlung schmilzt der Kristall nicht, obwohl nur ein Teil der Ionen direkt
lasergekhlt wird. Man kann das Verfahren auf Situationen bertragen, in denen man verschiedene
Ionen oder unterschiedliche Isotope des gleichen Ions zusammen speichert. Solange die zweite
Ionensorte von den Khllasern entkoppelt ist, stellt sich diese Separation ein. Man kann sich dann
eine spektroskopische Untersuchung an diesem Teil vorstellen. Beim ortsaufgelsten Nachweis
ist es leicht mglich nur einen selektierten Bereich des Detektors auszuwerten. Wenn man auch
eine selektive Anregung realisieren kann, lt sich am dunklen Teil des Kristalls experimentieren.
Man htte damit Zugriff auf Elemente, die z.B. nicht selbst lasergekhlt werden knnen.
In Zukunft gibt es noch einige spektroskopische Messungen an Calcium, die mit der zur
Verfgung stehenden Apparatur durchgefhrt werden knnen. Fr das Isotop 40 Ca + ist die Untersuchung
des Feinstrukturbergangs 3D 3/2 − 3D 5/2 ein mgliches Projekt. Aufgrund der langen Lebensdauer
der 3D-Zustnde, ergibt sich eine theoretische Linienbreite dieses bergangs von unter
einem Hz. Da die bergangsfrequenz im fernen Infrarot bei 1.8THz liegt, wo es keine leistungsstarken
Strahlungsquellen gibt, wre es vorteilhaft ein Raman-Anregungsschema zu verwenden.
Dazu knnte man zwei Laser auf den bergngen 3D 3/2 − 4P 3/2 und 3D 5/2 − 4P 3/2 einstrahlen.
Von den brigen stabilen Isotopen wre aus spektroskopischer Sicht und 43 Ca + interessant,
das einen von Null verschiedenen Kernspin und damit eine Hyperfeinaufspaltung hat. Die brigen
stabilen Ca-Isotope haben das gleiche Niveauschema wie 40 Ca + . Die Hufigkeiten im natrlichen
Gemisch sind fr alle anderen Isotope allerdings so gering, da ein effizientes Erzeugen
nur aus angereicherten Proben (sinnvoll) mglich ist. Eine Messung der Isotopieverschiebung
an einer Isotopenkette wre mit einer gegenber frheren Messungen [5] verbesserten Genauigkeit
mglich. Vorteile ergeben sich dabei vor allem aus der Tatsache, da man mit wenigen, gekhlten
Ionen arbeiten kann. Selbst bei Messungen an puffergasgekhlten Ionen liegen die Linienbreiten
ja bei einigen GHz. Bei den Isotopen mit Kernspin wrde man mit gekhlten Teilchen auch die
Hyperfeinaufspaltung auflsen. Man knnte die Messung mit der Methode des sympathetischen
Khlens durchfhren. Dabei wrde man 40 Ca + direkt laserkhlen und mit einem zustzlichen schwachen
Laser ber den untersuchten bergang durchstimmen. Man mu allerdings darauf achten, da
der Khllaser kein anderes Isotop heizt. Ein Einflu auf die Linienform sollte auch vermieden